区域电站非常规集控模式改造方案探析

余 笑 庞莉琼

(南京南瑞集团公司，江苏 南京 210003)

区域电站非常规集控模式改造方案探析

余 笑 庞莉琼

(南京南瑞集团公司，江苏 南京 210003)

以水电站A、B、C组成的区域电站群为例，介绍了非常规集控模式的设计原则、系统结构、下属电站与集控中心的通信方案及集中控制策略。

非常规集控模式；计算机监控系统；控制策略

0 引言

中国水资源丰富，水是一种可再生清洁能源，利用水力发电对环境的冲击小。通过建造大型水电基地，对区域电站进行系统控制，可进一步合理分配机组出力，优化机组运行工况，提高整体发电效率，实现全电网的经济运行。针对有些区域电站机组容量小、电站规模不大、无法设置独立集控中心的情况，可通过非常规集控模式，即由区域电站群中某一重要电站兼任集控中心的设计方案，达到集中控制的目的。

1 设计原则

(1) 以水电站A兼任集控中心，集中控制A、B、C 3个电站为例。集控中心与A电站共用一套计算机监控系统，以“无人值班、少人值守”为原则，既可实现对A的站内监控，又能实现对B、C的远程监控。(2) 系统为网络分层、全分布、全开放的系统，在计算机系统发展快、更新周期短的前提下，保证今后长期运行中的可扩充性、兼容性，以及应用软件的可维护性和可移植性。(3) 系统支持在线、离线编程以及远程专家维护。支持第三方软件在系统上可靠运行和无缝集成，并能与其他系统进行网络通信接送数据。(4) 主要设备采用冗余方式，可靠性高。任何一个重要节点发生故障，整体系统仍能正常运行。(5) 人机接口界面友好，操作方便，整体画面风格统一，A、B、C 3个厂站的监控画面采用不同底色加以区别。(6) 为运行和维护人员制定详细的上岗培训方案。(7) 系统实时性好，抗干扰能力强，适应电站的现场环境。

2 系统结构

2.1 硬件改造

A、B、C 3个站维持各自原来的硬件结构，除少数的网络设备，不需要增减其他硬件。B、C电站与A电站之间各增加主备两条通讯线路。

2.2 集控硬件配置(即A电站的硬件配置)

(1) 历史服务器。采集和处理3个电站的实时数据后，生成历史数据库并长期保存，向操作员站等其他上位机提供这些历史数据的查询、提取等功能。2套历史服务器与一套磁盘阵列经RAID卡及光缆连接，数据存放在磁盘阵列中，不影响其他系统数据。(2) 应用程序服务器。管理下属3个电站的数据库；负责A电站的开关量变位报警、模拟量越限报警、数据库对象脚本计算、传播实时数据至其他工作站，以及A电站AGC、AVC高级运算等任务。(3) 操作员工作站。供运行值班人员使用，具有显示图形、监视全厂运行、下发控制令、设定定值等功能。(4) 工程师工作站。给系统维护人员提供平台增加和修改数据库、画面、报表等功能，并可做应用开发和软件维护工作。同时，该机也能作为操作员工作站的备用。(5) 培训工作站。提供仿真环境，用于集控中心运行值班员上岗前培训，是高性能、多任务、多用户型、RISC通用型工作站。(6) 系统通信工作站。用于连接电力调度中心、省电网调度中心，上送监视数据。(7) 厂内通信工作站。负责和A电站内自成体系的系统进行数据通信，完成与五防系统、机组状态监测系统、继电保护管理信息系统等系统的通信功能。(8) ON-CALL服务器。负责事故自动寻呼(ON-CALL)，电话、语音及手机短信报警；实现全厂发电量、机组启停等事件的自动广播功能。

2.3 网络结构设计

(1) 集控中心网络采用冗余双网、以太网星型结构，所有网络设备均配备冗余电源，保证系统通信安全。集控中心系统内网络与下属电站的监控网络不直接相连，集控侧与电站侧之间需要通信的设备均设置网关，通过路由进行数据交换，防止集控侧的主机对电站侧的信息组播产生影响，即避免电站侧上位机系统既收到系统内主机传播的实时数据，又收到集控侧主机传播的数据，造成电站监视数据紊乱。(2) 将集控上位机系统各节点均接入2台交换机的电口，A电站侧的LCU通过光纤收发器将光口转换成电口，再接入到交换机。B电站和C电站的上下位机系统分别接入各自电站系统内的交换机，与集控侧的网络交换机采用高速光纤连接。

3 通信方案

考虑到集控系统的投资规模，A电站兼任集控中心，集控中心监控系统(即A电站上位机监控系统)采用主机与各下属电站现地控制单元LCU直接通信的模式，集控直接监视和控制下属电站的机组、开关和公用的辅助设备。集控侧2台主机服务器通过路由器与电站侧的下位机进行通讯，采集到的数据用于集控监控。

当电站的控制权在集控侧时，集控可直接将控制下发给电站的现地PLC，准确实时地完成对电站控制对象的安全监视、控制以及其他管理；反之，则由电站上位机系统监控各自的下位机PLC。

对于AGC、AVC等高级功能，采用集控侧主机节点与电站侧相应的通讯服务器节点通讯的方式，电站通讯机将运算所需的数据送给集控侧主机，集控主机再将AGC、AVC的控制令发给电站通讯机，由通讯机转发给电站的主机统一处理，最后作用到各LCU。

4 数据库配置方式

4.1 集控侧数据库

(1) A电站的原数据库增加集控、B电站/C电站的数据。其中增加的B、C电站部分的数据库结构与原电站侧一致；增加的集控部分的数据库用于集控中心的对象脚本计算，集控中心监控的数据均由A、B、C 3个站的下位机PLC提供。(2) 集控中心的控制画面中，A电站原画面不变动，B、C电站控制画面上的启动入口增加控制权闭锁。如果需要进一步增加安全性，可在数据库中的控制类脚本中再增加控制权闭锁。

4.2 电站侧数据库

(1) 根据该改造方案的通讯方式，B、C电站侧的数据库不作改动，下位机PLC各增加一个与集控主机的上下位机通讯。(2) B、C电站侧的控制画面增加控制权闭锁。如果需要进一步增加安全性，可在数据库中的控制类脚本中再增加控制权闭锁。

5 控制模式

5.1 控制权优先级

控制权按优先级从高到低分为现地LCU、电站中控室、远方集控中心和远方调度4级。遵循控制令唯一性的原则，不允许PLC同时接受2个及以上的控制源发令。电站中控室和集控中心的控制权分为全厂控制权和单台机组操作权。

5.2 控制权闭锁方式

在本文讨论的集控改造模式下，A电站即集控中心，所以该电站不需要增加额外的集控控制权。B、C电站采用现地LCU与集控主机直接通讯的方式，如果将控制权判断放在现地LCU，虽然也可以实现，但过程复杂。最优的处理办法是将控制权闭锁判断放在上位机，在数据库和控制画面中作软件闭锁。由于集控主机直接与LCU通讯，因此将控制权的切换权放在电站，增加整体安全性。例如，如果集控中心要控制B电站的2#机组，必须满足“B电站全厂控制权”在集控侧、“B电站2#机组操作权”在集控侧2个条件。当全厂控制权切换回B电站，所有单台机组操作权会自动切回电站；电站与集控的通讯中断后，所有控制权自动切回电站。

6 结语

该改造方案适合机组容量小、电站群规模不大的情况，对原电站数据库、硬件设备改动小，省去了独立集控中心的投资，运行和维护人员上岗容易，为“无人值班”提供了有力的技术保障。通过电站的集中控制，协调电站间的运行管理，优化机组的运行工况，达到了省水多发电的目的。

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[4]刘晓波，文正国，邓小刚，等.白山梯级水电厂计算机监控系统升级改造[J].水电厂自动化，2006(4)

2014-06-20

余笑(1985—)，女，江苏如皋人，助理工程师，研究方向：水电站计算机监控。